海水淡化装置的制作方法

专利名称：海水淡化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种海水淡化装置。
背景技术：
海水淡化技术有蒸发法、冷却结晶法、反渗透法、电离法和电渗析法。这些方法生产出来的淡化水的纯净度从高到低的排列顺序是蒸发法、冷却结晶法、电离法和电渗析法、反渗透法。蒸发法、冷却结晶法和电渗析法生产淡水消耗的能源较多，成本较高。反渗透法和电离法生产淡水消耗的能源较少，成本较低。在北方高纬度地区的冬季用冷却结晶法进行海水淡化，成本比较低。而电离法海水淡化，只能进行小规模海水淡化。目前，技术比较成熟、被广泛应用的技术只有蒸发法和反渗透法。反渗透法海水淡化的原理是先用增压泵把海水压到一端封闭的半透膜芯里，淡水穿过半透膜后进入淡水发生罐的淡水区； 而盐份和其他大分子物质则留在半透膜表面附近，形成浓度很高的盐水；有些盐分子或其他大分子物质则堵在半透膜的龙眼上。由于淡水穿过半透膜后就会有海水压过来补充并把浓海水压向半透膜表面，这样使靠近半透膜表面的浓海水无法向外扩散。靠近半透膜表面海水的浓度越来越高，它严重阻碍了淡水穿过半透膜。我们知道只有水分子以一定的速度从半透膜龙眼中穿过才成为淡水；那些撞到半透膜壁上和撞到半透膜龙眼上的盐分子或其他大分子物质的一部分被弹了回来，另一部分盐分子或其他大分子物质则堵在半透膜的龙眼上。随着海水浓度的增高，盐分子和其他大分子物质撞到半透膜的龙眼的机会增加；少数撞入半透膜龙眼的盐分子火大分子物质没有弹回来，留在半透膜的龙眼上就会堵塞半透膜。这使得水分子撞入半透膜龙眼、并穿过去的机会就会减少。所以半透膜对海水的阻力越来越大，半透膜芯内的水压力越来越高、淡水的出水量越来越少。半透膜芯内的海水压力高到谋一高值时，电气控制系统就会通过电磁阀断开增压泵，而转接高压泵。半透膜芯的出淡水量又得到恢复。而半透膜芯内的海水浓度进一步提高，半透膜芯内的水压也进一步提高。直到半透膜芯内的水压达到某一更高值时，电气控制系统才会通过电磁阀断开高压泵， 通过海水回收电磁阀把海水进水管转接到能量回收器上。再通过能量回收器转接到增压泵的出口上，让其对其他半透膜芯内的海水施压；直到已接到能量回收器的那个半透膜芯内的水压与增压泵的出水压力相同时，电气控制系统才会通过海水回收电磁阀断开与能量回收器的连接。然后通过电磁阀把海水进水管接到浓海水管上，把半透膜芯内的浓海水排到大海里。最后是用清水泵抽取淡水，从淡水发生罐的淡水区那边加压反向冲洗半透膜；同时用高压鼓风机配合吹通半透膜的龙眼，并重新将这个半透膜芯接到增压泵的出口上。反渗透装置有多个淡水发生罐，所以曾压泵和高压泵始终处于工作状态。用反渗透法生产淡水， 只能生产出35%的淡水；排出的浓海水数量占65%。由于浓海水中盐的浓度没有达到可以用来提取食盐的浓度，使用它被作为废水被送回大海，实在太浪费！反渗透法海水淡化，淡水发生罐是间歇式工作；还需要周期性的用淡水反冲清洗半透膜，浪费淡水。电渗析法海水淡化的原理是在阳极与阴极之间使阴极膜和阳极膜交替排列；阴极膜与阳极膜之间衬以隔板(隔板内有水流通道)夹紧之后，两端加上电极。为了不让氯离子进入阳极，在阳极上覆盖一层阳极膜或惰性膜。海水通过电渗析装置时，在电压的作用下；阴离子穿过阴离子膜后，无法再穿过阳离子膜；阳离子穿过阳离子膜后，无法再穿过阴离子膜。这样就会出现一个隔膜中流动的是淡水，而旁边的隔膜流动的是浓海水。把多个隔膜里流出淡水的并联起来，从淡水管流出；把多个隔膜里流出的浓海水并联起来，从浓海水管流出。由于电渗析海水淡化设备体积大，对浓海水脱盐耗电多、成本高；不能隔离非离子物质，因此不被广泛使用。但这种装置生产出的淡水纯度很高，所以它一般用来处理苦咸水和把经过反渗透法生产出来淡水进一步净化成饮用水
发明内容
；本发明海水淡化的反渗透装置可以克服现有海水淡化的反渗透装置不能在进行反渗透生产淡水过程之中，随时将浓海水排走及生产淡水周期的时间过短、一个周期内生产出的淡水量过少、生产淡水的速度过慢的缺陷。本发明海水淡化装置包括至少一个淡水发生罐、至少一个电渗析器、一台增压泵、一台高压泵、一台清水泵、一台罗茨鼓风机、一个能量回收器、一个海水箱、一个淡是箱、 至少一条废海水管、至少一个废海水电磁阀、至少一条海水进水管、至少一个海水增压电磁阀、至少一个海水高压电磁阀、至少一个海水回收电磁阀、至少有一条淡水管、至少一个淡水出水电磁阀、至少一个清洗电磁阀、至少一个海水进水流量传感器、至少一个海水压力传感器、至少一个鼓风电磁阀、一个淡水高水位传感器、一个淡水低水位传感器和电气控制系统。淡水发生罐有外壳，外壳内有直圆管形隔离网。淡水发生罐的外壳与直圆管形隔离网之间的空间是淡水区。直圆管形隔离网内装有一个直圆管形半透膜芯或螺旋管半透膜芯； 螺旋管半透膜芯是把一条半透膜个外面套一层不锈钢网、半透膜管里面衬一条支撑用弹簧后，绕成螺旋状所形成的管。半透膜芯的进水口上接有海水进水管，半透膜芯的出水口上装有浓海水出水管。海水进水管上依次装有海水压力传感器和海水进水流量传感器。废海水管经过废海水电磁阀后接到海水进水管上。增压泵从海水箱抽取海水；增压泵的出水管经过一个海水增压电磁阀后接到海水进水管上。高压泵也从海水箱抽取海水，高压泵的出水管经过一个海水高压电磁阀后也接到海水进水管上。能量回收器的进水管经过一个海水回收电磁阀接到海水进水管上，能量回收器的出水管接到增压泵的出水口处。从淡水发生罐的淡水区接出一条淡水管经过一个淡水出水电磁阀后，从淡水箱的顶部接入淡水箱。清水泵从淡水箱抽取淡水，从清水泵的出水管经过一个清洗电磁阀后接到淡水管上。罗茨鼓风机的出风管经过一个鼓风电磁阀后接到淡水管上。淡水箱内装有一个淡水高水位传感器和一个淡水低水位传感器。把从电渗析器的淡水层出来的水接到净淡水管上，把从电渗析器的浓海水层出来的水接到超浓海水管上。用加热器加热准备进入电渗析器的浓海水。海水淡化装置用电气控制系统来控制，电气控制系统的核心是一台PLC。淡水发生器上装有一个搅拌器。搅拌器的螺旋形叶片装在直圆管形半透膜芯内，搅拌器的螺旋状的叶片上装有毛刷，搅拌器的电机装在淡水发生罐的上端。浓海水出水管上依次装有浓海水出水流量传感器、浓海水浓度传感器和浓海水出水电动调节阀。把浓海水出水管的出水口接到电渗析器的入水口上。有一个气压源将能够协助水分子团穿过半透膜的气体，从一条装有一个供气流量传感器和一个供气电动调节阀的供气管压入海水进水管内。供气源的气压要大于海水进水管内的水压。供气管的出气口呈蜂窝状。气压源是一个装有二氧化碳或氨气的储气
5罐，通过一个补气电磁阀接到一台压缩机的进气管上；压缩机的出气管经过一个单向阀接到供气罐的顶部，供气罐上装有压力继电器；所述压缩机的进气管通过一个进气电磁阀一个干燥器接到封闭的淡水箱顶部，淡水箱内有电加热器；供气罐底部有供气管接出。气压源或者是压缩空气的压缩机的出气管经过一个单向阀接到供气罐的顶部，供气罐上装有压力继电器；供气罐底部有供气管接出。 海水淡化的前期预处理工作是把海水抽上来之后经过滤、除藻、絮凝、沉淀、活性碳除味等工序后，再把海水抽到海水箱中。然后才可以使用本发明的海水淡化装置生产淡化水。使用本发明时首先启动增压泵，并接通海水增压电磁阀的电。增压泵把海水从海水箱抽出加压后，经海水增压电磁阀送入海水进水管中。再从海水进水管进入淡水发生罐的半透膜芯中，海水中的水分子团在增压泵的施压下穿过半透膜的龙眼进入淡水发生罐的淡水区内。接通淡水出水电磁阀的电，淡水发生罐的淡水区内的淡水经过淡水出水电磁阀流入淡水箱中。在半透膜芯内的一部分盐份和其他大分子物质留在半透膜表面，甚至有些会堵塞半透膜的龙眼。因此半透膜附近的海水浓度很高，妨碍水分子团穿过半透膜的龙眼。我们要及时启动搅拌器，搅拌器的电机带动螺旋状的叶片转动，搅拌器的螺旋状叶片上的毛刷把逗留在半透膜附近或堵塞半透膜龙眼的盐份或其他大分子物质清离。这些清离出的浓海水与半透膜芯内的海水均勻地混合在一起。如果我们使用的是螺旋管半透膜芯，海水在管中旋转而上、冲击管壁，把沉积在半透膜管内壁上盐份或其他大分子物质冲走；这样螺旋管半透膜芯的半透膜的龙眼被堵塞的机会机会大大地减少，而越往后螺旋管半透膜芯内的海水浓度就会越高。与传统的半透膜芯不同，螺旋管半透膜芯能够承受很高的压力；所以使用螺旋管半透膜芯，我们就可以提高反渗透的压力。如果我们使用的气压源的气体是二氧化碳或氨气。我们就要接通补气电磁阀的电，同时启动压缩机。压缩机经过补气电磁阀把储气罐内的二氧化碳或氨气吸到压缩机内，经过压缩的二氧化碳或氨气从压缩机的出气管出来后经过单向阀进入供气罐。供气罐内的气体压强高到一定值时，压力继电器就会发出高气压信号；电气控制系统就会关停压缩机和补气电磁阀。供气罐内的气压低到某一值时， 压力继电器就会发出低气压信号，电气控制系统又会重新启动压缩机。从供气罐的供气管出来的二氧化碳或氨气，经过供气流量传感器和供气电动调节阀后进入海水进水管，并溶解在海水里。电气控制系统根据海水进水流量传感器发出的信息及供气流量传感器发出的信息，来调节供气电动调节阀。我们知道溶有二氧化碳或氨气的海水既使在没有压力的情况下也会从海水区渗透到淡水区；也就是在所谓的正渗透情况下，溶有二氧化碳或氨气的水合物也会从海水区渗透到淡水区。何况半透膜芯内所装的溶有二氧化碳或氨气的海水具有一定压力，所以溶有二氧化碳或氨气的水合物会更快、更容易地从海水区渗透到淡水区。 这些渗透到淡水发生罐淡水区的溶有二氧化碳或氨气的淡水，从淡水管出来后；经过已通电打开的淡水出水电磁阀，流入淡水箱。用电加热器对淡水箱内一部分溶有二氧化碳或氨气的淡水加热；这部分溶有二氧化碳或氨气的淡水加热到一定温度后，溶解到淡水里的二氧化碳或氨气就会被释放出来。接通进气电磁阀的电；压缩机从进气管经过已打开的进气电磁阀和干燥器，把淡水箱部分区域内的被加热释放出来的二氧化碳或氨气吸取过来，然后压入供气罐循环使用。把释放完二氧化碳或氨气的热淡水，用来预热刚进入淡水箱内的溶有二氧化碳或氨气的新淡水。如果气压源的气体是压缩空气，则可以直接用压缩机来压缩空气而省去压缩进气管、压缩进气电磁阀、干燥器、储气罐和补气电磁阀。从压缩机的出气管出来的压缩空气，经单向阀向供气罐充气。供气罐内的压缩空气气压达到一定高值时， 压力继电器发出高压信号，电气控制系统就会停压缩机的电；当供气罐内的压缩空气的气压低到某一值时，压力继电器就会发出低气压信号，电气控制系统又会重新启动压缩机。电气控制系统可以根据海水进水流量传感器发出的信息及供气出气流量传感器发出的信息， 来调节供气电动调节阀。从供气罐的供气管出来的压缩空气经过已调节好的供气电动调节阀后，压入海水进水管、在海水进水管中产生大量的气泡；这些带有大量气泡的海水再进入半透膜芯内。由于气体的比重比海水轻，所以气泡向上窜动的速度比海水向上流动的速度快。由于气体是以分子的形式在，分子的体积很小；而水和其他液体或固体微粒都是以分子团的形式存在，所以体积比较大。因此气体更容易迅速穿过能够让水分子团穿过的半透膜上的龙眼，并把堵塞在半透膜龙眼上的盐分子团和其他大分子物质的分子团推开，使这些半透膜的龙眼重新恢复通透水分子团的能力。由于大量的水分子团穿过半透膜，而盐份或其他大分子物质则留在半透膜芯内，所以半透膜芯内的海水浓度越来越高。接通浓海水出水电动调节阀的电，浓海水从浓海水出水管出来经过浓海水出水流量传感器、浓海水浓度传感器和浓海水出水电动调节阀后进入电渗析器。电气控制系统根据海水进水压力传感器发出的信息、浓海水浓度传感器发出的信息及浓海水出水流量传感器发出的信息，来调节浓海水出水电动调节阀及电渗析器的电流。例如海水淡化装置刚开始进行海水淡化时，海水进水的压力小，水分子团穿过半透膜数量多，半透膜芯内的海水浓度比较高，如果此时浓海水出水管的出水量比较小，则要调大浓海水出水电动调节阀、也就是调大浓海水出水管的出水量。相反，到了海水淡化的后期由于半透膜的龙眼堵塞，水分子团穿过半同样膜龙眼的数量减少，海水进水的压力很高，就要把浓海水出水电动调节阀调小、也就是调小浓海水的出水量。当浓海水的出水浓度很高时，就要调大电渗析器的电流；相反，则要调小电渗析器的电流。进入电渗析器前的浓海水要经过加热，加热后的浓海水在电渗析时所消耗的电量会减少。浓海水加热后，从电渗析器出来的净淡水和超浓海水中溶解的二氧化碳或氨气就会释放出来。经过电渗析器的浓海水层出来、被进一步浓缩的超浓海水从超浓海水管流出；而从电渗析器的淡水层出来的净淡水从净淡水管流出。从超浓海水管流出超浓海水的浓度很高，可以用来提取食盐或用来电解食盐水、提取烧碱。我们只能减缓盐份和其他大分子物质对半透膜的堵塞，而不能消除这种堵塞。当装在海水进水管内的海水压力达到一定高值时，海水的反渗透速度会减慢，而海水进水压力传感器就会发出高水压信号；电气控制系统会关停海水增压电磁阀的电，同时启动高压泵和接通海水高压电磁阀的电。高压泵把海水箱内的海水抽出后经过海水高压电磁阀，把海水从海水进水管压入淡水发生罐的半透膜芯内。海水的反渗透速度又会加快，生产淡水的速度得到恢复。随着时间的推移，半透膜的堵塞进一步加重。当海水进水管内的海水压力达到某一更高压力值时，海水进水压力传感器就会发出超高压信号；电气控制系统会关停高压泵、海水高压电磁阀的电和关闭浓海水出水电动调节阀，同时接通海水回收电磁阀的电。半透膜芯内海水的压力通过能量回收器把能量和海水进水管内的海水送到增压泵的出水口处、再被送往其他淡水发生罐的海水进水管中。当能量回收器内的海水压力与增压泵的出水压力相同时，就要关停海水回收电磁阀和淡水出水电磁阀的电，同时接通废海水电磁阀的电。将半透膜芯内及海水进水管道内的废海水经过废海水电磁阀，从废海水管送回大海。然后接通淡水清洗电磁阀的电和启动清水泵，从淡水箱抽取淡水、并加压；淡水经淡水清洗电磁阀进入淡水出水管。启动罗茨鼓风机，并接通鼓风电磁阀的电；罗茨鼓风机吹出的风经过鼓风电磁阀进入淡水出水管， 与经过清水泵加压的淡水一起进入淡水发生罐的淡水区。从淡水发生罐的淡水区侧吹洗半透膜，将堵塞在半透膜龙眼的盐份或其他大分子物质吹出，并随废海水一起被送入大海。清洗完半透膜后又可以进行新一轮用反渗透和电渗析法生产淡水。本发明海水淡化装置输出淡水的过程，与经过传统反渗透法生产出的淡水、再进一步用电渗析法生产饮用纯净水，或着用传统的反渗透法生产淡水而排出的废海水、再进一步用电渗析法生产淡水不同。本发明的电渗析器直接参与反渗透生产淡水，是在反渗透生产淡水过程中把浓海水转移出去， 再经过电渗析器处理、得到净淡水和超浓海水。半透膜芯内没有了浓海水，就减轻了盐份或其他大分子物质对半透膜龙眼的堵塞，延长了每一个反渗透生产淡水的周期，节省了冲洗半透膜用的淡水。而且从电渗析器出来的超内超浓海水，可以直接用来电解生产烧碱或浓缩生产食盐。海水淡化消耗的电量及经过预处理后的海水都会减少。


下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步具体详细的说明。图1是本发明的结构原理图。图2是本发明中装有直圆管形半透膜芯的淡水发生罐的放大后的剖面图。图3是本发明中淡水发生罐内所装的螺旋管半透膜芯的外观图。
具体实施例方式图1、图2、图3所示，本发明海水淡化装置包括至少一个淡水发生罐0、至少一个电渗析器34、一台增压泵14、一台高压泵12、一台清水泵3、一台罗茨鼓风机1、一个能量回收器16、一个海水箱10、一个淡是箱7、一条废海水管31、至少一个废海水电磁阀30、至少一条海水进水管11、至少一个海水增压电磁阀15、至少一个海水高压电磁阀13、至少一个海水回收电磁阀17、至少有一条淡水管5、至少一个淡水出水电磁阀6、至少一个清洗电磁阀 4、至少一个海水进水流量传感器33、至少一个海水压力传感器32、至少一个鼓风电磁阀2、 一个淡水高水位传感器8、一个淡水低水位传感器9和电气控制系统。淡水发生罐0有外壳 01，外壳01内有直圆管形隔离网02。淡水发生罐0的外壳01与直圆管形隔离网02之间的空间是淡水区。直圆管形隔离网02内装有一个直圆管形半透膜芯03或螺旋管半透膜芯 05;半透膜芯的进水口上接有海水进水管11，半透膜芯的出水口上装有浓海水出水管40。 海水进水管11上依次装有海水压力传感器32和海水进水流量传感器33。废海水管31经过废海水电磁阀30接到海水进水管11上。增压泵14从海水箱10抽取海水；增压泵14的出水管经过一个海水增压电磁阀15接到海水进水管11上。高压泵12也从海水箱10抽取海水，高压泵12的出水管经过一个海水高压电磁阀13也接到海水进水管11上。能量回收器16的进水管经过一个海水回收电磁阀17接到海水进水管11上，能量回收器16的出水管接到增压泵14的出水口处。从淡水发生罐0的淡水区接出淡水管5经过一个淡水出水电磁阀6后，从淡水箱7的顶部接入淡水箱7。清水泵3从淡水箱7抽取淡水，清水泵3的出水管经过一个清洗电磁阀4接到淡水管5上。罗茨鼓风机1的出风管经过一个鼓风电磁阀2接到淡水管5上。淡水箱7内装有一个淡水高水位传感器8和一个淡水低水位传感器 9。把电渗析器34的淡水层出来的净淡水接到净淡水管38上，把电渗析器34的浓海水层
8出来的超浓海水接到超浓海水管39上。用加热器加热准备进入电渗析器34的浓海水。海水淡化装置用电气控制系统进行控制，电气控制系统的核心是一台PLC。装有直圆管形半透膜芯03的淡水发生罐0上装有一个搅拌器04。搅拌器04的螺旋状叶片042装在直圆管形半透膜芯03内，搅拌器04的螺旋状的叶片042上装有毛刷，搅拌器04的电机041装在淡水发生罐0的上端。浓海水出水管40上依次装有浓海水出水流量传感器37、浓海水浓度传感器36和浓海水出水电动调节阀35。把浓海水出水管40的出水口接到电渗析器34的入水口上。有一个气压源将能够协助水分子团穿过半透膜的气体，从一条装有一个供气流量传感器四和一个供气电动调节阀观的供气管27中压入海水进水管11内，供气管27的出气口呈蜂窝状。气压源是一个装有二氧化碳或氨气的储气罐22通过一个补气电磁阀23 接到一台压缩机18的进气管19上，压缩机18的出气管M经过一个单向阀25接到供气罐 26的顶部，供气罐沈上装有一个压力继电器；所述压缩机18的进气管19经过一个进气电磁阀21，再经过一个干燥器20接到封闭的淡水箱7顶部。淡水箱7内有电加热器。供气罐 26底部有供气管27接出。气压源或者是压缩空气的压缩机18的出气管24，经过一个单向阀25接到供气罐沈的顶部，供气罐沈上装有一个压力继电器；供气罐沈底部有供气管 27接出。 海水淡化的前期预处理工作是把海水抽上来之后经过滤、除藻、絮凝、沉淀、活性碳除味等工序后，抽入海水箱中。然后才可发生以使用本发明的海水淡化装置生产淡化水， 使用时首先启动增压泵14并接通海水增压电磁阀15的电。增压泵14把海水从海水箱10 抽出加压后，经海水增压电磁阀15进入海水进水管11中。再从海水进水管11进入淡水发生罐0的半透膜芯中，海水中的水分子团在增压泵14的施压下穿过半透膜的龙眼进的淡水发生罐0的淡水区内。接通淡水出水电磁阀6的电，淡水发生罐0的淡水区内的淡水经过淡水出水电磁阀6流入淡水箱7中。在直圆管形半透膜芯03内盐份和其他大分子物质留在半透膜表面，甚至有些会堵塞半透膜的龙眼。因此半透膜附近的海水浓度很高，妨碍水分子团穿过半透膜的龙眼。我们要及时启动搅拌器04，搅拌器04的电机041带动螺旋状的叶片042转动；搅拌器04的螺旋状叶片042上的毛刷把逗留在半透膜附近或堵塞半透膜龙眼的盐份或其他大分子物质清离后，与直圆管形半透膜芯03内的海水均勻地混合在一起。 如果使用的是螺旋管半透膜芯05，螺旋管半透膜芯05的外层不锈钢网可以让螺旋管半透膜芯05承受2MPar的压强；螺旋管半透膜芯05内的弹簧可以承受，用清水泵3抽取淡水冲洗半透膜所产生的压力。海水在螺旋管半透膜芯05中流动时，海水会自动清洗螺旋管半透膜芯05内壁；清除尘积在螺旋管半透膜芯05内壁上的盐份或其他大分子物质，流动的海水把这些物质带走。如果我们使用的气压源的气体是二氧化碳或氨气；我们就要接通补气电磁阀23的电，同时启动压缩机18 ；压缩机18经过补气电磁阀23，把储气罐22内的二氧化碳或氨气吸到压缩机18内。经过压缩的二氧化碳或氨气从压缩机18的出气管M出来后， 经过单向阀25进入供气罐26。供气罐沈上装有压力继电器，供气罐沈内的气体压强高到一定值时，电气控制系统就会关停压缩机18和补气电磁阀23 ；供气罐沈内的气压低到某一值时，电气控制系统又重新启动压缩机18。从供气罐沈的供气管27出来的二氧化碳或氨气经过供气流量传感器四和供气电动调节阀观后进入海水进水管11，并溶解在海水里。电气控制系统根据海水进水流量传感器33发出的信息及供气流量传感器四发出的信息来调节供气电动调节阀观。我们知道溶有二氧化碳或氨气的海水既使在没有压力的情况下，也会从海水区渗透到淡水区；也就是在正渗透情况下溶有二氧化碳或氨气的水合物，也会从海水区渗透到淡水区。何况半透膜芯所装的海水有一定压力，溶有二氧化碳或氨气的水合物会更快、更容易地从海水区渗透到淡水区。这些渗透到淡水发生罐0淡水区的溶有二氧化碳或氨气的淡水从淡水管5出来后，经过已通电打开的淡水出水电磁阀6流入淡水箱7。用电加热器对一部分溶有二氧化碳或氨气的淡水加热，把这部分溶有二氧化碳或氨气的淡水加热到摄氏70度后，溶解到淡水里的二氧化碳或氨气就会被释放出来。接通进气电磁阀21的电，压缩机18从压缩机18的进气管19经过已通电打开的进气电磁阀21和干燥器20，把淡水箱7内的部分区域内的被加热释放出来的二氧化碳或氨气吸取过来，然后压入供气罐沈循环使用。把释放完二氧化碳或氨气的热淡水，用来预热刚进入淡水箱7内的溶有二氧化碳或氨气的新淡水。如果气压源的气体是压缩空气，则可以直接用压缩机18来压缩空气，而省去压缩机18的进气管18、压缩进气电磁阀21、干燥器20、储气罐22和补气电磁阀23。从压缩出气管M出来压缩空气经单向阀25向供气罐沈充气。供气罐沈内的压缩空气气压达到一定高值时，电气控制系统就会停压缩机18的电；当供气罐沈内的压缩空气的气压低到某一值时，电气控制系统又会重新启动压缩机18。接通供气出气电动调节阀观的电，电气控制系统可以根据海水进水流量传感器33发出的信息及供气出气流量传感器四发出的信息来调节供气电动调节阀观。从供气罐沈的供气管27出来的压缩空气经过已调节好的供气电动调节阀观压入海水进水管11、在海水进水管11中产生大量的气泡，这些带有大量气泡的海水再进入半透膜芯内。由于气体的比重比海水轻，所以气泡向上窜动的速度比海水向上流动的速度快。由于气体是以分子的形式在，分子的体积很小；而水和其他液体或固体微粒都是以分子团的形式存在，所以体积比较大。因此气体更容易迅速穿过能够让水分子团穿过的半透膜上的龙眼，并把堵塞在半透膜龙眼上的盐分子团和其他大分子物质的分子团推开、使这些半透膜的龙眼重新恢复通透水分子团的能力。由于大量的水分子团穿过半透膜，而盐份和其他大分子物质则留在半透膜芯内，所以半透膜芯内的海水浓度越来越高。接通浓海水出水电动调节阀35的电，浓海水从浓海水出水管40出来， 经过浓海水出水流量传感器37、浓海水浓度传感器36和浓海水出水电动调节阀35后进入电渗析器34。电气控制系统根据海水进水压力传感器32发出的信息、浓海水浓度传感器 36发出的信息及浓海水出水流量传感器37发出的信息来调节浓海水出水电动调节阀35。 例如海水淡化装置刚开始进行海水淡化时，海水进水的压力小，水分子团穿过半透膜数量多，半透膜芯内的海水浓度比较高，如果此时浓海水出水管40的出水量比较小，则要调大浓海水出水电动调节阀35、也就是调大浓海水出水管40的出水量。相反，到了海水淡化的后期由于半透膜的龙眼被堵塞，水分子团穿过半透膜龙眼的数量减少，海水进水的压力很高，就要把浓海水出水电动调节阀35调小、也就是调小浓海水的出水量。当浓海水的出水浓度很高时，就要调大电渗析器34的电流；相反，则要调小电渗析器34的电流。进入电渗析器34前的浓海水要经过加热；加热到摄氏75度的浓海水在电渗析时所消耗的电量，只有常温下浓海水电渗析所耗电的一半。浓海水加热后，从电渗析器34出来的净淡水和超浓海水中溶解的二氧化碳或氨气就会释放出来。经过电渗析器34的浓海水层出来、被进一步浓缩的超浓海水从超浓海水管39流出；而从电渗析器34的淡水层出来的淡水从净淡水管38 流出。从超浓海水管39流出海水的浓度很高，可以用来提取食盐或用来电解食盐水、提取烧碱。我们只能减缓盐和其他大分子物质对半透膜的堵塞，而不能消除这种堵塞。当装在海水进水管11内的海水压力达到一定高值时，海水的反渗透速度会减慢；电气控制系统会关停海水增压电磁阀15的电，同时启动高压泵12和接通海水高压电磁阀13的电。高压泵 12把海水箱10内的海水抽出后经过海水高压电磁阀13，把海水从海水进水管11压入淡水发生罐0的半透膜芯内。海水的反渗透速度又会加快，生产淡水的速度得到恢复。随着时间的推移，半透膜的堵塞进一步加重。当海水进水管11内的海水压力达到某一更高压力值时，电气控制系统会关停高压泵12、海水高压电磁阀13的电和关闭浓海水出水电动调节阀 35，同时接通海水回收电磁阀17的电。半透膜芯内海水的压力通过能量回收器16把能量和海水进水管11内的海水送到增压泵14的出水口处、被送往其他淡水发生罐0的海水进水管11中。当能量回收器16内的海水压力与增压泵14的出水压力相同时，就要关停海水回收电磁阀17和淡水出水电磁阀6的电，同时接通废海水电磁阀30的电。将半透膜芯内及海水进水管11道内的废海水经过废海水电磁阀30从废海水管31送回大海。然后接通淡水清洗电磁阀4的电和启动清水泵3抽取淡水箱7内的淡水、并加压，淡水经淡水清洗电磁阀4进入淡水出水管5。启动罗茨鼓风机1，并接通鼓风电磁阀2的电；罗茨鼓风机1吹出的风经过鼓风电磁阀2进入淡水出水管5与经过清水泵3加压的淡水一起进入淡水发生罐 0的淡水区。从淡水发生罐0的淡水区侧吹洗半透膜，将堵塞在半透膜龙眼的盐份或其他大分子物质吹出，并随废海水一起被送入大海。清洗完半透膜后又可以进行新一轮用反渗透和电渗析法生产淡水。本发明与经过反渗透法生产出的淡水进一步用电渗析法生产饮用纯净水或反渗透法生产淡水所产生的废海水进一步用电渗析法生产淡水不同。本发明的电渗析器34直接参与反渗透生产淡水，是在反渗透生产淡水过程中把浓海水转移出去再经过电渗析处理、得到净淡水和超浓海水。半透膜芯内没有了浓海水，就减轻了盐份或其他大分子物质对半透膜龙眼的堵塞，延长了反渗透生产淡水的周期，节省了冲洗半透膜用的淡水。 而且从电渗析器34出来的超浓海水，可以直接用来电解生产烧碱或浓缩生产食盐。海水淡化消耗的电量及经过预处理后的海水都会减少。 本发明中的淡水发生罐0内的螺旋管半同样膜芯05也可以串联使用，但每一级的螺旋管半透膜芯05的直径要逐级减小，而且用水泵对下级螺旋管半透膜芯05内的海水加更高的压，并往下一级动螺旋管半透膜芯05重新压入气体。
权利要求
1.一种海水淡化装置，它包括至少一个淡水发生罐、至少一个电渗析器、一台增压泵、一台高压泵、一台清水泵、一台罗茨鼓风机、一个能量回收器、一个海水箱、一个淡是箱、 至少一条废海水管、至少一个废海水电磁阀、至少一条海水进水管、至少一个海水增压电磁阀、至少一个海水高压电磁阀、至少一个海水回收电磁阀、至少有一条淡水管、至少一个淡水出水电磁阀、至少一个淡水清洗电磁阀、至少一个海水进水流量传感器、至少一个海水压力传感器、至少一个鼓风电磁阀、一个淡水高水位传感器、一个淡水低水位传感器和电气控制系统，淡水发生罐有外壳，外壳内有直圆管形隔离网，淡水发生罐的外壳与直圆管形隔离网之间的空间是淡水区；直圆管形隔离网内装有一个直圆管形半透膜芯，直管形半透膜芯的进水口上接有海水进水管，直管形半透膜芯的出水口上装有浓海水出水管；海水进水管上依次装有海水压力传感器和海水进水流量传感器；废海水管经过废海水电磁阀后接到海水进水管上；增压泵从海水箱抽取海水，增压泵的出水管经过一个海水增压电磁阀后接到海水进水管上；高压泵也从海水箱抽取海水，高压泵的出水管经过一个海水高压电磁阀后也接到海水进水管上；能量回收器的进水管经过一个海水回收电磁阀后接到海水进水管上，能量回收器的出水管接到增压泵的出水口处；从淡水发生罐的淡水区接出的淡水管经过一个淡水出水电磁阀后，从淡水箱的顶部接入淡水箱；清水泵从淡水箱抽取淡水，清水泵的出水管经过一个清洗电磁阀后接到淡水管上；罗茨鼓风机的出风管经过一个鼓风电磁阀后接到淡水管上；淡水箱内装有一个淡水高水位传感器和一个淡水低水位传感器；把电渗析器的淡水层出来的净淡水接到净淡水管上，把电渗析器的浓海水层出来的超浓海水接到超浓海水管上，用加热器加热准备进入电渗析器的浓海水；海水淡化装置用电气控制系统来控制，电气控制系统的核心是一台PLC ；其特征在于装有所述直圆管形半透膜芯(03)的所述淡水发生器(0)上装有一个搅拌器(04)，所述搅拌器(04)的螺旋状的叶片(04 装在所述直圆管形半透膜芯(0 内，所述螺旋状的叶片(04 上装有毛刷，所述搅拌器(04)的电机(041)装在淡水发生罐(0)的上端；所述浓海水出水管00)上依次装有浓海水出水流量传感器(37)、浓海水浓度传感器(36)和浓海水出水电动调节阀(3 ；把所述浓海水出水管GO)的出水口接到所述电渗析器(34)的入水口上；有一个气压源将能够协助水分子团穿过半透膜的气体从装有一个供气流量传感器09)和一个供气电动调节阀(28)的供气管 (27)中压入所述海水进水管(11)内，所述气压源的气压要大于所述海水进水管(11)内的水压，所述供气管(XT)的出气口呈蜂窝状。
2.一种海水淡化装置，它包括至少一个淡水发生罐、至少一个电渗析器、一台增压泵、一台高压泵、一台清水泵、一台罗茨鼓风机、一个能量回收器、一个海水箱、一个淡是箱、 至少一条废海水管、至少一个废海水电磁阀、至少一条海水进水管、至少一个海水增压电磁阀、至少一个海水高压电磁阀、至少一个海水回收电磁阀、至少有一条淡水管、至少一个淡水出水电磁阀、至少一个淡水清洗电磁阀、至少一个海水进水流量传感器、至少一个海水压力传感器、至少一个鼓风电磁阀、一个淡水高水位传感器、一个淡水低水位传感器和电气控制系统，淡水发生罐有外壳，外壳内有直圆管形隔离网，淡水发生罐的外壳与直圆管形隔离网之间的空间是淡水区；直圆管形隔离网内装有一个半透膜芯，半透膜芯的进水口上接有海水进水管，半透膜芯的出水口上装有浓海水出水管；海水进水管上依次装有海水压力传感器和海水进水流量传感器；废海水管经过废海水电磁阀后接到海水进水管上；增压泵从海水箱抽取海水，增压泵的出水管经过一个海水增压电磁阀后接到海水进水管上；高压泵也从海水箱抽取海水，高压泵的出水管经过一个海水高压电磁阀后也接到海水进水管上； 能量回收器的进水管经过一个海水回收电磁阀后接到海水进水管上，能量回收器的出水管接到增压泵的出水口处；从淡水发生罐的淡水区接出淡水管经过一个淡水出水电磁阀后， 从淡水箱的顶部接入淡水箱；清水泵从淡水箱抽取淡水，清水泵的出水管经过一个清洗电磁阀后接到淡水管上；罗茨鼓风机的出风管经过一个鼓风电磁阀后接到淡水管上；淡水箱内装有一个淡水高水位传感器和一个淡水低水位传感器；把电渗析器的淡水层出来的净淡水接到净淡水管上，把电渗析器的浓海水层出来的超浓海水接到超浓海水管上，用加热器加热准备进入电渗析器的浓海水；海水淡化装置用电气控制系统来控制，电气控制系统的核心是一台PLC其特征在于所述淡水发生器(0)的所述直管形隔离网(0 内装有螺旋管半透膜芯(05)，所述螺旋管半透膜芯(0 是把一条半透膜管外面套上一层不锈钢网、半透膜管里面衬一条支撑用的弹簧后形成的管，绕成螺旋状所形成的管；所述浓海水出水管 (40)上依次装有浓海水出水流量传感器(37)、浓海水浓度传感器(36)和浓海水出水电动调节阀(3 ；把所述浓海水出水管GO)的出水口接到所述电渗析器(34)的入水口上；有一个气压源将能够协助水分子团穿过半透膜的气体从装有一个供气流量传感器09)和一个供气电动调节阀08)的供气管(XT)中压入所述海水进水管(11)内，所述气压源的气压要大于所述海水进水管(11)内的水压，所述供气管(XT)的出气口呈蜂窝状。
3.根据权利要求1或2所述海水淡化装置，其特征在于所述气压源是一个装有二氧化碳或氨气的储气罐0 通过一个补气电磁阀接到一台压缩机(18)的进气管(19) 上，压缩机(18)的出气管04)经过一个单向阀0 接到供气罐06)的顶部，所述供气罐 (26)上装有压力继电器，所述压缩机(18)的进气管(19)通过一个进气电磁阀和一个干燥器00)接到封闭的所述淡水箱(7)顶部，所述淡水箱(7)内有电加热器，所述供气罐 (26)底部有所述供气管(XT)接出。
4.根据权利要求1或2所述海水淡化装置，其特征在于所述气压源是压缩空气的压缩机(18)的出气管04)经过一个单向阀0 接到供气罐06)的顶部，所述供气罐06) 上有压力继电器，所述供气罐06)底部有所述供气管07)接出。
全文摘要
本发明公开了一种海水淡化装置。它在传统的海水淡化反渗透装置的基础上，增加了一个气压源，增设了浓海水出水管、并把浓海水出水管接到了电渗析器的入水口上。在装有直圆管形半透膜芯的淡水发生罐上增加了一个搅拌器或在淡水发生罐内装螺旋管半透膜芯。使用装有直圆管形半渗透膜芯的海水淡化装置时，搅拌器的螺旋叶片上的毛刷把附着在直圆管形半透膜芯内表面上的盐份或其他大分子物质清扫出来。使用装有螺旋管半透膜芯的海水淡化装置时，螺旋管半透膜芯的水流会把附着在管壁上的盐份或其他大分子物质冲刷走。气压源的气体可以协助水分子团穿过半透膜和疏通半透膜的龙眼。从半透膜芯内出来的浓海水被电渗析器进一步浓缩后，用来提取食盐或电解食盐水。
文档编号C02F103/08GK102190349SQ201110020539
公开日2011年9月21日 申请日期2011年1月9日 优先权日2011年1月9日
发明者张英华 申请人:张英华